劉家峽水庫網箱養殖容量估算

蘇子郡，杜巖巖，史小寧，楊濯羽，楊順文，王 太，宋福俊

（甘肅省水產研究所，甘肅 蘭州 730030）

劉家峽水庫位于黃河上游，屬高山峽谷型水庫。黃河、洮河及大夏河匯入其中，總庫容57億m3，有效庫容39.93億m3，庫區最大長度60 km，最大寬度6 km，水域面積130 km2，最大水深78 m，年交換量6.73次，設計正常蓄水位1 735 m、死水位1 694 m。水庫有發電、防洪、灌溉、養殖等多種功能，也是臨夏州、蘭州市重要的飲用水水源。

劉家峽水庫發展網箱養殖始于20世紀70年代，養殖品種為鯉魚、鰱魚，由于經濟效益不明顯，逐漸被淘汰。1988年，劉家峽水庫首次進行網箱養殖虹鱒試驗；1996年，劉家峽水庫推廣虹鱒養殖高產模式，促進了網箱養鱒業的迅速發展。2005年以來，劉家峽水庫開發大型虹鱒養殖，目前已成為國內重要的優質鮭鱒魚生產基地。據永靖縣漁業部門2021年12月統計，劉家峽水庫網箱養殖產量3 503.1 t，養殖品種為虹鱒（包括三倍體大型虹鱒，以下均統稱為虹鱒）和鱘魚，產量占比分別為93.1%和6.9%。

網箱養殖主要分布在4個區域：劉家峽鎮祁家渡口、峴塬鎮劉家村、三塬鎮胥塬村和考勒鄉張家塬養殖區。截至目前，水庫網箱養殖總面積為14.85 hm2，養殖戶共44戶。

隨著國家生態環境保護政策的出臺，加之劉家峽作為飲用水源地，網箱養殖對水體的污染也受到政府和民眾的關注。如何解決網箱養殖和水庫生態保護之間的矛盾[1]，是一項緊迫的研究課題。鑒于此，2022年2月—2023年12月，在劉家峽水庫設置12個點位，每2個月對劉家峽水庫的水環境、水生生物及網箱養殖情況等進行調查監測。依據《甘肅省地表水功能區劃（2012—2030年）》對劉家峽水庫水功能要求，運用《大水面增養殖容量計算方法》（SC∕T 1149—2020）[2]，結合水庫實際因素，估算水庫網箱養殖容量，為劉家峽水庫漁業可持續發展提供理論和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 監測點位概況

根據劉家峽水庫的形態、水文情勢、網箱布局等情況，在劉家峽水庫庫首、庫中、庫尾和壩下共設置12個采樣點（表1），開展水環境和水生生物調查。其中，庫尾設置3個采樣點（1～3號點，包括黃河入庫口、庫尾庫心、大夏河入庫口）；庫中在中心點、左岸、右岸以及網箱養殖區上游各設置1個采樣點（4～7號點）；網箱養殖區設置2個采樣點（8～9號點），分別在祁家渡口養殖區上游、祁家渡口養殖區；庫首設置2個采樣點（10～11號點），為祁家渡口養殖區下游、洮河入庫口；在劉家峽大壩的壩下設置1個采樣點（12號點）。

表1 劉家水庫網箱養殖容量估算采樣坐標

1.2 水環境調查測定

2022年2月—2023年12月，每2個月調查監測水溫、溶解氧、pH、透明度等指標。采集分層水樣（0.5 m、5 m、10 m）混合后，取5 L水樣送實驗室檢測，按照《地表水環境質量標準》要求檢測氨氮、總磷、總氮、硝酸氮、亞硝酸氮等水環境指標。具體方法見表2。

表2 水環境采樣及分析測試方法

1.3 網箱養殖參數和環境參數

網箱養殖容量由兩方面決定，一方面是水體能容納的廢物量，另一方面是外源性營養物質的輸入量[3]。水體的營養水平、水深、有效系數和磷滯留系數決定水體容納廢物量，網箱的單位產量、魚體流失到水體的廢物量、餌料系數等與外源性營養物的輸入量有密切關系。

因此，劉家峽水庫網箱養殖容量計算所需參數有餌料系數（F）、餌料中的含磷率（Pe）、魚種中的含磷率（Pm）、某種養殖魚類出箱時單位體重的磷含量（Pf）、體重增長倍數（B）、成活率（h）。

網箱養殖容量所需的環境參數包括有效庫容、水庫面積（S）、平均水深（H）、水體年交換率（r）、水體允許最高磷濃度（Pmax）、磷滯留系數（R）、磷本底濃度（P0）等。

2 結果與分析

2.1 水質現狀

劉家峽水庫網箱養殖區、庫首、庫中、庫尾以及整個庫區的水體理化指標平均值見表3。可以看出，網箱養殖區氨氮含量高于庫區平均值，其余各水質指標均與庫區平均值接近，略高于庫中水域，低于庫首和庫尾水域。這與劉家峽水庫水體交換量大、海拔較高、水溫偏低、養殖規模和密度較小有關。

表3 劉家峽水庫不同水域水質指標情況

2.2 水體營養物限制因子的選擇

水體中氮、磷等養分的大量增加會導致水藻或其他浮游植物大量生長，水體中溶解氧減少，水質惡化，水生生物大量死亡，這種現象稱為水體富營養化。國內外進行富營養化防治時，多以控制磷的輸入為主，水生植物細胞和組織中的氮、磷比是7.12∶1[4]，該比值通常不變，浮游植物吸收水中的氮、磷也是根據該比例進行。當水體中氮磷濃度比＜7.12∶1時，氮是限制因子；如果氮磷比值＞7.12∶1時，磷是限制因子。劉家峽水庫總氮平均值是1.19 mg/L，總磷平均值是0.010 mg/L，氮磷比值是119∶1，遠大于通常浮游植物光合作用生化反應要求的氮磷比（7.12∶1），故以水體中的總磷作為劉家峽水庫網箱養殖容量的評估因子。

2.3 網箱養殖品種磷收支研究

劉家峽水庫網箱養殖種類有虹鱒和鱘魚，從產量和面積上看，均以虹鱒占絕對優勢，故以虹鱒計算結果來評估劉家峽水庫網箱養殖容量。通過實驗室測定和查閱資料，各參數值見表4。

表4 劉家峽水庫網箱養殖參數

2.4 劉家峽水庫網箱養殖容量

劉家峽水庫網箱養殖容量有效庫容是水庫原有效庫容減去4個飲用水水源地二級保護區水域范圍后的庫容，磷本底濃度以劉家峽水庫庫區總磷濃度的平均值作為標準。在本次研究中，磷滯留系數R取磷與底泥長期結合45%～55%的平均值，劉家峽水庫執行《地表水環境質量標準》II類水標準，所以將II類水指標中水庫總磷濃度限值0.025 mg/L作為劉家峽水庫允許的最高磷濃度（Pmax），劉家峽水庫網箱養殖容量計算所需的相關環境參數見表5。

表5 劉家峽水庫庫區環境參數

2.4.1 水體對磷的承載力 將總磷濃度0.01 mg/L作為本底濃度（P0），把表5中相關參數代入公式（1）和（2）：

式中，P：水體對磷的承載力，單位為kg/a；△P：水體允許磷增加的濃度，單位為mg/L；V：大水面有效庫容，單位為m3；r：水的年交換率，單位為%；R：磷的滯留系數，取值50%；Pmax：水體允許的最高磷濃度，單位為mg/L；P0：水體中磷的本底濃度，單位為mg/L。

計算得出劉家峽水庫磷承載力（P）約為5.67×105kg/a。

2.4.2 養殖品種（虹鱒）的磷收支 根據檢測的劉家峽水庫虹鱒魚種含磷率（P1）、出箱成魚單位體重的磷含量（Pf）和魚種的磷含量（P2）等數據（表4），根據公式（3）、（4）和（5）計算磷廢物散失量：

式中，Pj：某種養殖魚類在養殖期間單位體重的磷廢物散失量，單位為kg/kg；P1：養殖單位體重魚類所需苗種的磷廢物含量，單位為kg/kg；P2：養殖單位體重魚類所需餌料（飼料）的磷廢物含量，單位為kg/kg；Pf：某種養殖魚類出箱時單位體重的磷含量，單位為kg/kg；h：養殖魚類的成活率；Pm：魚種中含磷率，單位為%；b：體重增長倍數；F：餌料系數；Pe：餌料中的含磷率，單位為%。

計算得出養殖單位體重的虹鱒磷散失量Pj=0.012 72 kg/kg。

2.4.3 網箱養殖容量 模式一：以《地表水環境質量標準》II類水質總磷限值0.025 mg/L為上限。將前述計算獲得的水庫對磷的承載力（P）、虹鱒單位體重的磷散失量（Pj）和網箱養殖虹鱒磷排放量占承載力的比例（k）等參數帶入公式：

式中，W：網箱養殖容量，單位為kg/a；P：水體對磷的承載力，單位為kg/a；k：網箱養殖魚類磷排放量占總承載力的比例；Pj：某種養殖魚類在養殖期間單位體重的磷廢物散失量，單位為kg/kg；綜合考慮城鎮生活污水、農業面源污染等，預留磷承載力的85%給其他行業，漁業只利用磷承載力的15%，故公式中k取值15%，計算得出劉家峽水庫網箱養殖虹鱒容量為6 990 t。經本次同時進行的水庫增殖容量研究計算得出，發展鰱、鳙增殖漁業可移出水體中的總磷6.99 t，利用這部分磷空間可增加網箱養殖虹鱒550 t，因此劉家峽水庫網箱養殖虹鱒總容量為7 540 t。

當前劉家峽水庫網箱養殖產量為3 503.1 t，還有4 036.9 t的養殖空間。按照目前劉家峽水庫普遍采用4～6 kg/m3的網箱養鱒密度，計算得出可增網箱養鱒807 380 m3。可增加深水網箱72張（周長100 m×深15 m），約5.7 hm2；可增加普通網箱（6 m×6 m×6 m）4 485張，約16.1 hm2。

模式二：在保持庫區總磷濃度不超過現有濃度（0.01 mg/L）的情況下，在現有網箱養殖規模的基礎上，利用鰱、鳙增殖所移出的總磷6.99 t空間發展網箱養殖，可增加養鱒產量550 t，加上現有的網箱養殖量3 503.1 t，劉家峽水庫網箱養鱒的總容量為4 053.1 t。

利用鰱、鳙增殖所移出的總磷6.99 t空間發展網箱養殖，可增加養鱒產量550 t，可增加網箱養鱒110 000 m3。計算得出可增加深水網箱10張，約0.73 hm2，可增加普通網箱611張，約2.2 hm2。

3 討論

3.1 網箱養殖規模

在劉家峽水庫所處的水資源環境條件下，可養殖的冷水魚品種較少，劉家峽水庫網箱養殖容量基本是固定的，必須對其進行準確測算，以確定養殖規模。

本次研究兩種模式計算的網箱養殖面積，是以4～6 kg/m3網箱養殖密度為基礎計算得出的網箱養殖產量，從而計算得出養殖面積。普通網箱產量約為165 t，與深水網箱產量約705 t相比，差距較大。故養殖面積不是一成不變的，而是隨養殖戶采用養殖網箱類型的變化而變化，是一個動態數據。

3.2 劉家峽水庫網箱養殖發展建議

對養殖水域實施“輪耕”制度。從本次研究調查的底棲生物來看，10年以上網箱養殖區域底部殘餌及魚類排泄物沉積較多，建議政府給予政策支持，對養殖時間較長的養殖水域實行“輪耕”，通過水體自凈功能恢復老養殖區水生態環境，增加水體網箱養殖承載力。

3.2.1 加強魚病防治 當前傳染性造血器官壞死病毒（IHNV）等病毒是鮭鱒魚致病致死的主要原因，本著魚病“防重于治”的原則，建議養殖戶（企業）從無疫病苗種場購買體質健壯生長快的苗種，避免在病毒高發期引入魚種。同時，在飼料中添加提高免疫力和抗病毒的中草藥，增強魚體抗病能力，定期對養殖水體潑灑石灰水消毒。最大限度地減少使用化學藥品，減少死魚及漁藥對劉家峽水庫水體的影響[5]。

3.2.2 鼓勵環保技術創新 逐步將劉家峽水庫現有網箱升級換代為生態環保網箱[6]，在網箱底部加裝V型密網制成的排泄物收集裝置。定期收集排泄物，經過環保處理后還田利用，從而有效減少網箱養殖排泄物對水環境的影響，實現水庫網箱養殖健康發展。

3.2.3 利用大水面資源 合理投放濾食性魚類鰱、鳙等魚類，消化吸收養殖殘餌和排泄物，有效凈化水庫水質。增殖放流土著魚類黃河裸裂尻魚等，維護水庫生物多樣性，改善水庫生態環境，確保劉家峽水庫水環境關鍵指標不斷優化，也為現有網箱養殖提供良好環境。